【摘要】：聚乳酸(PLA)是可生物降解的高分子材料,其可由淀粉發(fā)酵得到的乳酸單體經聚合而成,并且因為PLA降解的最終產物為對環(huán)境無污染的水和二氧化碳,所以PLA常被用作傳統(tǒng)石油化工基塑料的替代品,也是目前被認為最有前景和最受歡迎的環(huán)境友好材料。因為PLA有與對苯二甲酸乙二醇酯相似的透明性和優(yōu)良的生物相容性等特點,所以PLA被廣泛用作包裝和醫(yī)藥材料�？墒怯捎谄浔旧砭哂薪Y晶速率慢、耐熱性能較差及價格較高等缺點,較大程度的限制了聚乳酸在更多領域的應用。針對PLA的這些缺點人們正在對其進行改性研究。其中,提高PLA結晶及耐熱性效果較好的改性方法有以下兩種:一是添加成核劑,二是進行退火處理。經研究發(fā)現(xiàn),添加成核劑可以提高PLA的結晶速率和結晶度,并改善其耐熱性能,但采用此種方法對PLA耐熱性能改善的效果并不是十分理想,所以本文采取將添加成核劑和退火處理相結合的方法,希望能夠更好的改善PLA的結晶及耐熱性能。本文選取經過有機化處理的竹纖維(OBF)和棉花纖維(OCF)作為PLA的成核劑,選擇出對結晶促進效果明顯的一種成核劑和效果最好的質量配比,在加入了所選成核劑的同時,控制實驗溫度、時間以及介質對PLA和混合體系進行退火操作。采用傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、差示掃描量熱儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)、偏光顯微鏡(POM)及維卡軟化點、熱變形溫度測定儀等表征了成核劑和不同退火條件(溫度、時間、介質)對PLA結晶及耐熱性能的影響。DSC測試說明,加入OBF和OCF都可以提高PLA的結晶度,但是加入OBF的效果更為明顯,在OBF添加量為1.2%時,結晶度出現(xiàn)極大值。且OBF的加入能夠使退火所需溫度降低,時間變短。退火處理可以有效改善PLA的結晶性能。POM照片表明,PLA晶體為球晶。加入OBF和OCF能夠增大PLA的晶核密度,縮小晶體尺寸,加快結晶速率,說明OBF和OCF是PLA的有效成核劑;XRD測試結果說明,添加成核劑和退火處理都不改變PLA的晶型,其仍為穩(wěn)定的ɑ晶型;FTIR測試結果說明,添加成核劑和退火處理不會使PLA的結構發(fā)生變化;維卡軟化點、熱變形溫度測試結果說明,將添加成核劑和退火處理二者相結合時,可以更為明顯的改善PLA的結晶和耐熱性能。
[Abstract]:Polylactic acid (PLA) is a biodegradable polymer material that can be polymerized from lactate monomer produced by starch fermentation, and because the final product of PLA degradation is non-polluting water and carbon dioxide. Therefore, PLA is often used as a substitute for traditional petrochemical based plastics, and is currently considered the most promising and popular environmentally friendly material. PLA is widely used as packaging and medical materials because of its similar transparency and excellent biocompatibility with ethylene terephthalate. However, due to its low crystallization rate, poor heat resistance and high price, the application of polylactic acid in more fields is limited to a large extent. In view of these shortcomings of PLA, people are studying its modification. There are two methods to improve the crystallization and heat resistance of PLA: one is to add nucleating agent, the other is to annealing. It was found that the addition of nucleating agent could improve the crystallization rate, crystallinity and heat resistance of PLA, but the effect of this method on the heat resistance of PLA was not very good. Therefore, the method of adding nucleating agent and annealing treatment is adopted to improve the crystallization and heat resistance of PLA. In this paper, bamboo fiber (OBF) and cotton fiber (OCF) treated by organic treatment were selected as nucleating agents of PLA, and a nucleating agent and the best mass ratio were selected, which had obvious effect on promoting crystallization. At the same time, the selected nucleating agent was added. PLA and mixed system are annealed by controlling the experimental temperature, time and medium. The nucleating agent and different annealing conditions (temperature, time, temperature) were characterized by (FTIR), differential scanning calorimeter (DSC), (XRD), polarizing microscope (POM), Vicat softening point (VCR), thermal deformation temperature tester and so on. The results show that both OBF and OCF can improve the crystallinity of PLA, but the effect of adding OBF is more obvious. When the amount of OBF is 1.2%, the crystallinity of PLA can be maximized. The addition of OBF can reduce the annealing temperature and shorten the time. Annealing treatment can effectively improve the crystallinity of PLA. POM photos show that the crystal of PLA is spherulite. The addition of OBF and OCF can increase the nucleation density of PLA, decrease the crystal size and speed up the crystallization rate. The results show that OBF and OCF are effective nucleating agents for PLA. The results show that neither nucleating agent nor annealing treatment can change the crystal form of PLA. The results of FTIR test show that the structure of PLA will not be changed by adding nucleating agent and annealing treatment, and the results of Vicat softening point and thermal deformation temperature test show that when adding nucleating agent and annealing treatment are combined, the structure of PLA will not be changed by adding nucleating agent and annealing treatment. The crystallization and heat resistance of PLA can be improved more obviously.
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O633.14

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